【正文】 正是利用這點來實現(xiàn)DSP對FIFO的讀寫時序的匹配以及保證DMA傳輸在被DSP中斷后不會出錯。DSP的FIFO的讀取采用32位的異步接口，8個DSP的時鐘周期(注意:采用的是DSP的主頻，不是總線頻率C1ockOut2)實現(xiàn)一次對FIFO的讀寫。具體設置參考EMIF總線初始化部分。CPLD通過將F RE置高，延長FIFO數(shù)據(jù)的輸出時間來匹配整個DSP的讀取時序。利用邏輯分析儀測得FIR〕的讀取時序為圖90根據(jù)整個控制過程的邏輯和相應器件的讀寫時序，可以將整個FIFO的控制過程分為寫入控制和讀出控制兩個部分，在寫入控制中用了4個有限狀態(tài)機來實現(xiàn)，它們分別是IDLE,WENO,WEN1，WEN2。 根據(jù)狀態(tài)機的圖，采用硬件描述語言VHDL實現(xiàn)了對CPLD的邏輯的設計、綜合和仿真。該軟件帶有Altera公司的綜合模塊庫，可以針對Altera公司的CPLD器件對邏輯綜合后的結果進行優(yōu)化和改進，. ，然后加入綜合工具生成的標準時延文件( SDF文件)，通過仿真結果的驗證，說明CPLD的邏輯設計是符合FIFO讀寫控制模塊的功能要求的。最后綜合的邏輯結果通過Altera公司的MAXplus 10軟件，采用ByteBlaster電纜下載到CPLD芯片中。 : (176 X 144)格式的視頻圖像，壓縮編碼算法采用M JPECP000標準。其中前一幅是無損壓縮恢復的結果圖，后一幅為有損壓縮。 ，整個壓縮系統(tǒng)可以實現(xiàn)對視頻圖像的壓縮編碼。壓縮后的視頻流比較流暢。從通過邏輯分析儀測得的時序圖(、)可以看出，CPLD實現(xiàn)的FIFO控制信號滿足視頻AL422B的時序要求，整個視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐饭ぷ髡?，基本上達到了系統(tǒng)設計的指標和要求。同時這種方案可以作為一個整體的視頻采集模塊，在一般的使用DSP的EMIF總線的情況下的都可以無需改動就可以作為一個采集模塊直接使用，大大簡化硬件電路開發(fā)的難度。此方案已經(jīng)在基于DSP的視頻PCI采集壓縮卡中得到了驗證，達到了很好的效果。本文的基于CPLD的視頻采集通用模塊已經(jīng)在MJPEG2000的視頻采集壓縮卡得到了應用。數(shù)字化語音壓縮與回放模塊設計功能及要求： 設計一個數(shù)字語音存儲與回放系統(tǒng)。采樣頻率f 5=8kHz，語音存儲時間_10秒，回放語音質量良好。一、方案設計與論證方案一: 使用SPCE061A單片機自帶的MicIN輸入，利用凌陽SACM庫提供的DVR函數(shù)進行錄放，錄音資料存放到SPR4096中，通過SPCE061A自帶的DAC進行播放。原理框圖如圖一方案二: 使用SPCE061A單片機自帶的MicIN輸入，不使用凌陽SACM庫提供的DVR函數(shù)，直接將ADC的結果進行數(shù)字濾波，然后存放到SPR4096中，播放時從SPR4096中讀取數(shù)據(jù)，直接送到SPCEO6I A自帶的DAC進行播放。這個方案的硬件和方案一沒有不同，兩者的區(qū)別在軟件方面。本方案的原理框圖也如圖一所示。方案三: 使用SPCE061A單片機自帶的LineIN輸入，將ADC的結果進行數(shù)字濾波，然后存放到SPR4096中，播放時從SPR4096中讀取數(shù)據(jù)，直接送到SPCE061A自帶的DAC進行播放。本方案的原理框圖如圖二所示。方案比較: 因為SPCE061A的MicIN通道內(nèi)置了帶AGC的放大電路，而LineIN通道需要在芯片外圍搭建這部分電路，使得方案三的硬件比方案一和方案二多，而且?guī)GC的放大電路也不是很好調(diào)的，所以，方案一和方案二比方案三更容易實現(xiàn)，效果也更好。 方案一和方案二比較，方案一利用凌陽SACM庫提供的DVR函數(shù)進行錄放，這很容易實現(xiàn)，效果也好。 綜上所述，方案一最優(yōu)，方案二次之，方案三最差. 因為方案一已經(jīng)有現(xiàn)成的例子(詳見凌陽大學計劃網(wǎng)站)，所以我分別嘗試了方案二和方案三。二、硬件電路設計電路方框圖及說明 先看方案二，如圖三。麥克風電路主要是將聲音信號變?yōu)殡娦盘枴４鎯ζ鞑捎肧PR4096，作用當然是用來放錄音數(shù)據(jù)了。放大器采用SPY0030，將DAC輸出的信號放大20倍，驅動喇叭。再看方案三，如圖四所示。與方案二比較，本方案在麥克風和SPCE061A之間多了一個放大器NE5532，它的作用是將麥克風輸入的微弱信號放大，同時進行電壓偏移，將信號抬升到SPCE061A的AD測量范圍((O—VDD)。 該設計方案實現(xiàn)了語音壓縮，能用于很多領域，具有可可擴展性強。數(shù)字指南針模塊本制作介紹了用兩個UGN3503型霍爾器件設計制作的數(shù)字指南針的設計目的、系統(tǒng)結構和工作原理，以及各主要器件的使用方法。本系統(tǒng)包括UGN3503型霍爾器件、TLC0832 A/D轉換器、單片機控制三部分，實現(xiàn)了對地磁信息的采集、放大，經(jīng)過模數(shù)轉換和單片機處理，最終輸出當前所處方位。 現(xiàn)在機器人的控制有了很大的發(fā)展，尤其遙控機器人，但是還不能像人有自己的探索?；旧鲜欠派蠑z像頭人工控制，所以很大程度上沒有獨立工作能力，離開人和GPS還是不能工作。我們開發(fā)本系統(tǒng)是為了在一個惡劣的環(huán)境下為一個數(shù)字化系統(tǒng)提供一個原始的參考數(shù)據(jù)，或充當機器人的一個廉價的測控工具。 本著這個目的，本系統(tǒng)主要功能有：地磁放大功能：通過內(nèi)置磁鐵對地磁場的反應，實現(xiàn)對地磁信息的放大。系統(tǒng)輔助定位功能：通過本設備提供的串行口，既可以嵌入系統(tǒng)，為系統(tǒng)的空間定位提供參考數(shù)據(jù)；又可以作為外設，提供臨時性測算。 整個系統(tǒng)的方框圖如圖1所示我們將互相垂直的兩個霍爾器件固定于框架底部（如圖2所示），在兩個小磁鐵條的N極和S極之間夾一個中空的塑料圓筒使其剛好將兩霍爾器件套入而沒有接觸。圓筒頂部封口，從其頂部圓心處引一根塑料軸，固定于框架底部，使圓筒可繞中心軸自由轉動。通過這種方法，小磁條便可在地球磁場的作用下指示方向，由于此兩磁鐵之間的磁場強度比地球磁場強很多，因此霍爾器件能夠探測到其周圍磁場的變化，從而實現(xiàn)了對地磁信號的放大。如圖2所示霍爾器件A探測x方向的磁場，B探測y方向的磁場。設某一時刻磁場方向如圖3所示，A、B探測到的磁場分別為a和b。則單片機通過處理此二數(shù)據(jù)便可得到方位角θ的值，從而判定當前方位。圖2中虛線箭頭所指方向為磁場方向，即地磁南極方向，X軸正方向即為觀察者面對的方向。 目前市面上有多種霍爾器件，但大多數(shù)靈敏度較低，考慮到地磁的磁感應強度較為微弱，我們慎重選用了UGN3503型霍爾器件。此霍爾器件靈敏度較高，而且低噪輸出。由于此器件采集到的信息是連續(xù)變化的模擬量，不能被單片機直接處理，必須把這些模擬量轉換成數(shù)字量后才能夠輸入到單片機中進行處理，因此我們選用了A/D轉換器TLC 0832。TLC0832是串行通訊的8腳2路A/D轉換器件，在功能上和體積上都有優(yōu)勢。我們還可以把51改成2051進一步縮小體積。而且串行通訊可以把它跟3503做到一起，這樣數(shù)據(jù)傳輸不受距離限制。此轉換器與處理器接口兼容性較好，同時又可以單機操作。在5V電壓供應下，可以輸入0～5V范圍內(nèi)電壓。TLC0831 有單一輸入頻道；TLC0832 已經(jīng)具有多重輸入頻道。連續(xù)的輸出被配置到接口標準變化寄存器或微處理器。LCD液晶顯示采用LCD1602。此液晶顯示模塊為2行輸出，每行16個字符。整個系統(tǒng)電路圖如圖3所示考慮到在實際應用時，磁場可能會由于外界抖動而在某一時間或某一位置產(chǎn)生不穩(wěn)定的狀況，我們在數(shù)據(jù)處理時，采取了在若干個數(shù)據(jù)間段點中取其平緩過渡數(shù)據(jù)的設計方法。單片機最后通過跳線選擇處理結果輸出方式。 目前，大多數(shù)設備還不具備簡單的方向識別功能。對于較復雜、較高檔的設備，其所用定位設備專用性較強，一般不易于其它設備兼容，且設計結構較為復雜，費用較高。我們設計的小型方向定位器，可以滿足一些小型的，對方向精度要求不高的設備需要。由于該設備開發(fā)成本較低，因此把該儀器應用于一些簡單設備中后，可以在較小提高成本的條件下，為設備增加一項較為顯著的功能，提高其性價比。微波多普勒探頭和溫度探頭模塊微波多普勒探頭：微波是指頻率 f＞300MHz的無線電波。根據(jù)微波多普勒效應原理（也就是雷達基本原理）制作成的微波探頭，我們就叫它微波多普勒探頭或者雷達式探頭。這種微波多普勒探頭無方向性及死區(qū)，可對360度的一個圓區(qū)域進行探測。 電路原理 微彼防盜報警器由微波多普勒探頭和主機兩部分組成。微波多普勒探頭的電路原理如圖所示。微波三極管VT1在微調(diào)電容C1正反饋的作用下產(chǎn)生自激振蕩，其振蕩頻率可通過電位器RP可調(diào)電容器C1進行調(diào)節(jié)，一般為1000MHz左右。由天線W將電磁波輻射到周圍空間，產(chǎn)生一個立體的微波警戒場。當有人在該范圍內(nèi)活動時，根據(jù)電磁波的多普勒效應，人體的反射波就會通過天線使VT1 的自激振蕩幅度和頻率都發(fā)生變化，這會導致C3正端的電壓發(fā)生波動。該波動信號經(jīng)C3加到VT2的基極進行放大，放大后的信號從VT2的集電極取出，送到主機進行鑒別并觸發(fā)報警。正常情況下，VT2送出的電壓是穩(wěn)定的(為 6V),當人體在微波場內(nèi)走動時，這電壓就會在+ l～5V的范圍內(nèi)變化，其變化頻率與人體活動快慢有關，而幅度大小與人體離探頭的距離成正比。 溫度探頭：0~60℃的環(huán)境溫度測量，可以采用熱電阻測溫、集成溫度傳感器（如AD590、LM35/LM45）測溫、數(shù)字化溫度傳感器（DS18DS1620）測溫等多種方式，數(shù)字化溫度傳感器具有與CPU接口方便、直接數(shù)字量輸出等優(yōu)點，因此選用DS18B20作為溫度測量傳感器。DSl8B20數(shù)字溫度傳感器提供12位(二進制)溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息。經(jīng)過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出。因此從主機CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)。DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因為每一個DSl8B20在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號，因此任意多個DSl8B20可以存放在同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的測量范圍從55℃到+125℃，℃，可在l S(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。 每只DS18B20都可以設置成兩種供電方式即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式，采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導線但完成溫度測量的時間較長，采取外部供電方式則多用一根導線但測量速度較快，因此該系統(tǒng)采用外部供電方式。 超聲波測距模塊超聲波測距測溫控制器超聲波測距測溫的工作原理是超聲波數(shù)字測距是利用超聲波發(fā)射, 通過被測物體的反射回波接收后的時差來測量被測距離的,如0攝氏度 ,把隨環(huán)境溫度變 化的頻率信號送入IC1進行采樣, IC1讀取外界溫度變化的 數(shù)值后進行內(nèi)部運算,并校正各種環(huán)境溫度下測距的誤差值,它有很多特點如: 測定物位距離時不接觸被測物體,無活動部分,安裝,調(diào)試簡單,無維修,保養(yǎng)方便,測量精度高, 作為物位測量控制器. 測量控制料位,液位變化的精確位置, 因此可非接觸測量有腐蝕性的各種液體,固體,通過本控制器鍵盤預置輸入開啟或關閉的測距控制數(shù)值 ,實現(xiàn)物位,液位的自動化控制,并可輸出1200BIT串行數(shù)據(jù)信號,以便和PC計算機及遠程顯示 板的連接,如。用485標準串口可傳送2000米以上,有利于數(shù)據(jù)的遠程傳送及處理. 該測距物位控制器電路簡單,以及替代卷尺、直尺、對水塔水位的測控及各種車輛的倒車顯示,可根據(jù)探測物體與超聲探頭變化的數(shù)值, 發(fā)出不同的告警信號,實現(xiàn)自動化的控制. 基本技術指標 1 量程 301000厘米 () 2 測試精度 空氣中測距精度小于或等于1%+,1厘米,溫度 值精度小于或等于1%,2060攝氏度 3 數(shù)據(jù)顯示 轉換成厘米后在LED上直接顯示被測距離,溫度 值轉換成攝氏度在LED上顯示. 4 鍵盤輸入 開啟值301000厘米,關閉值301000厘米, (在該范圍內(nèi)任意設置)5 反射面積 距離超聲波發(fā)射探頭1000厘米時為1平方 米, 6 超聲波發(fā)散角 選用型號401型時超聲波發(fā)散角為45度, (選用各種 不同型號探頭時,發(fā)散角有所變化 7 串行數(shù)據(jù)輸出 在顯示測距數(shù)值后發(fā)送1200BIT串行數(shù)據(jù) 共4幀,1,2幀為測距數(shù)值,3,4幀為溫度數(shù)值(有利于PC計算 機和遠程顯示板串口數(shù)據(jù)聯(lián)接及其它功能的擴展)8 測控周期 預置開啟,關閉數(shù)據(jù)后每秒為2次周期進行測距 控制 9 工作環(huán)境 電壓12V直流+10%,用干電池或可充電池,工作 電流50毫安(顯示時)(便于制作小型便攜產(chǎn)品) 說明 IC1芯片鍵盤掃描及顯示驅動功能的微處理器,該芯片 控制超聲波信號的發(fā)送和接收,串行數(shù)據(jù)發(fā)送 ,及溫度校正 采樣頻率的輸入,并通過運算轉換成溫度數(shù)據(jù),校正不同溫 度下距離誤差后,在LED上顯示所測距的離厘米數(shù)據(jù)并和巳 輸入的預置數(shù)進行比較, 如達到預置值則進行開或關的開 . IC3 在本電路中作為溫控頻率振蕩器使用, 使IC1取得外界溫度 的頻率值, 以利于IC1的運算并校正不同溫度下測距的回波 , 接收物體反射超聲波回波信號,該芯片內(nèi)部包括了前置放 大,限幅放大,整形,輸出數(shù)據(jù)信號以便IC1檢測, 判斷回波 的數(shù)據(jù)正確與否及時差, 遠程串行數(shù)據(jù)接收顯示板,該板接收可預置超聲波控制器, 發(fā)送的1200BIT串行數(shù)據(jù)信號,直接用導線和超聲波控制器 串口連接時,可傳送幾十米,如通過485串口發(fā)送可傳送2千 米以上. 調(diào)試注意事項 1 超聲波探頭表面嚴禁用手及其它物體觸摸以免產(chǎn)生信號 滯后性及損壞2 所有IC器件最好拔下烙鐵插頭再焊接,以免損壞. 3 按圖安裝完畢后接上 6V電源,把K1撥到測溫檔LED應顯 示溫度值,用一標準水銀溫度計放置于溫敏電阻R2附近,并 觀測其溫度值,如LED顯示值與水銀溫度計不符,調(diào)整R9,使 不必進行調(diào)試即可正常工作,同時接收電